原料加热知识培训资料Word文件下载.docx
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3、原料的堆放原则
原料堆放应遵循的原则是：
按钢种、按炉号堆放；
同一钢种同一炉号应连续堆放在同一垛位。
垛位高度：
带坐垫钢共21层。
无坐垫钢也只允许堆放21层。
1、传热的基本方式
传热分为传导、对流、辐射三种基本方式。
加热炉内的传热包括以上三种基本方式：
连铸钢坯在炉内被加热包括对流、辐射、传导三种方式：
Ø
高温炉气对其的辐射和对流传热
钢坯表面向内部的传导传热
炉墙、炉顶、炉底对其的辐射传热
炉子散热损失同样包括以上三种基本传热方式：
高温炉气对炉墙、炉顶、炉底的辐射和对流传热
炉墙、炉顶、炉底内部的传导传热
炉墙、炉顶、炉底与大气的对流传热
一般炉温低于800℃以下时，炉内传热以对流传热为主；
炉温高于1000℃时，炉内传热方式以辐射传热为主。
2、加热炉热工制度
日常加热炉操作过程中我们需要控制供热分配、炉温、炉内压力、加热速度、炉气成分，以保证最佳的加热质量，实现节能降耗的目的。
因此，加热炉热工制度相应地有供热制度、温度制度、压力制度、速度制度以及炉内气氛控制等内容。
●供热制度：
加热炉总供热能力及其在各段（分上下加热）分配的最大供热负荷。
此制度一般在炉子设计时就已经确定。
实际操作过程中只能靠关小直至关闭某些烧嘴来调整。
●温度制度：
炉子各段炉膛温度的设定和控制。
炉膛温度的设定是根据各钢种含碳量的不同利用鉄碳平衡图和轧制工艺的不同而制定的。
钢中碳含量越高，钢坯加热温度应越低，相应地应降低炉膛温度的设定。
●钢坯加热温度：
加热终了时钢坯出炉时的表面温度。
●压力制度：
炉膛内压力的设定和控制。
炉内压力分布一般是后高前低，上高下低。
炉膛压力过高容易导致炉子到处冒火，浪费燃料，恶化操作条件，甚至烧坏炉外钢结构；
炉膛压力过低又易导致炉子吸冷风，同样浪费大量燃料，加重钢坯氧化。
因此应控制炉内压力。
一般设定均热段炉膛压力为10~30Pa，并在实际操作过程中通过调节烟道闸板（烟气调节阀）予以控制。
●加热速度：
单位时间内钢坯透热的深度，单位是mm/min。
●速度制度：
钢坯在炉子各段的加热速度的设定和控制。
在轧机产量要求较高的条件下，正常的加热速度将满足不了产量要求，这时就应该采用高温快速加热、强化炉内传热过程，缩短加热时间，以提高产量。
但高温快速加热方法的采用受到钢种的限制。
●炉内气氛：
炉气中含有氢（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、水蒸汽（H2O）、氮气（N2）、少量的H2S和SO2等气体。
根据炉内上述气体含量的不同，炉内气氛分为氧化性气氛和还原性气氛两种。
一般炉内气氛是由氢气（H2）/水蒸汽（H2O）和一氧化碳（CO）/二氧化碳（CO2）的比值来决定的，二者比值高于某值，炉内为氧化性气氛；
低于某值炉内则为还原性气氛。
相应的气氛控制也即控制上述二者的比值。
3、加热缺陷
钢坯在炉内加热过程中容易产生氧化、过热、过烧、脱碳四种缺陷。
●氧化：
在炉内高温条件下，钢坯表层铁原子与炉气中的氧原子发生化学反应导致钢坯表面生成氧化铁皮的现象。
●过热：
钢坯内部晶粒长大的现象，可通过热处理、锻打恢复。
●过烧：
钢坯内部晶粒长大、晶粒间界面发生氧化或熔化的现象，任何方式均不能恢复，只能报废。
●脱碳：
钢在加热过程中发生的表层碳份降低的现象。
4、引起加热缺陷的原因
从热工操作制度来看，导致加热缺陷的原因如下：
①加热温度——温度越高越容易导致钢坯被氧化
②加热时间——加热时间越长钢坯表面氧化铁皮越厚
③炉内气氛——越接近还原性气氛钢坯氧化越少
①加热温度——温度越高越容易导致钢中晶粒长大
②加热时间——加热时间越长特别是高温区停留时间过长，钢中晶粒长大越明显
①加热温度——温度过高导致钢中晶粒间界面发生氧
化烧损
②加热时间——加热时间超长特别是高温区停留时间过长
①加热温度——温度越高越容易导致钢坯表层脱碳
②加热时间——加热时间越长钢坯表面脱碳层越厚
③炉内气氛——不论氧化性或是还原性气氛钢坯表面脱碳均不可避免
④原始脱碳层厚度——越厚，越容易脱碳
三、阳钢原料、产成品、加热炉简介
1、原料
阳春新钢铁有限责任公司轧钢厂所采用的原料尺寸、钢种、供料方式如下：
原料尺寸：
150*150*12000mm3连铸坯
钢种：
普通碳素结构钢（Q195、Q215、Q235）、低合金钢（20MnSi即HRB335、20MnSiV即HRB400）
预留优质碳素结构钢（20~50）、合金结构钢（20Cr、40Cr、20CrMnTi、42CrMo）、易切削钢（Y15、Y45）
供料方式：
连铸坯料坯供料方式有两种——冷态常温贮存和炼钢连铸直接热送。
热送温度为500~800℃；
冷态常温贮存采用贮存钢架，钢坯或连铸坯按钢种和炉号存放在钢架内。
根据生产调度和生产节奏，钢坯（连铸坯）从钢架内取出吊运到上料台架上。
料坯在台架上经人工检查外形和表面质量（检查内容前面已经讲解），在称重辊道上称重，随后测长，合格料坯送往加热炉，不合格料坯由废钢剔除装置剔除到废坯收集台架上。
2、产成品
阳春新钢铁有限责任公司一期工程为设计年产量80万吨/年的棒材生产线，一期产品品种和规格分别为：
ф16~32（40）mm热轧光面圆钢
ф14~32mm热轧螺纹钢筋
ф14和ф16螺纹钢筋采用切分轧制
前期产品以螺纹钢筋为主。
产品定尺长度：
圆钢：
6-12m，＜2m为短尺（废品）
螺纹钢：
6-12m，＜4m为短尺（废品）
二期将新建120万吨/年的线材生产线，并且预留40万吨/年的棒材生产线，三期全部完成后将形成240万吨/年的棒、线材生产能力。
二期产品品种结构如下：
ф6~16mm热轧光面普碳盘条
ф6~16mm热轧螺纹钢盘条
ф6~16mm热轧光面优碳盘条
盘条盘重：
2吨
3、加热炉
3.1加热炉型式
阳春新钢铁有限责任公司一期棒材厂加热炉型式为高炉煤气双蓄热步进梁式，全平顶，热工操作采用三段（预热段或叫一加热段、二加热段、均热段）控制。
蓄热式加热炉有如下优点：
①能将空气、煤气预热到800~1000℃的高温，有利于低热值燃料的利用；
②充分利用烟气余热，节约燃料；
③排烟温度低，氮氧化物含量少，环境污染少；
④每对烧嘴交替燃烧，炉内温度均匀，可提高钢坯加热质量。
3.2加热炉尺寸
炉子尺寸如下：
装出料滚道中心线间距（炉子有效长度）：
22960mm
炉子砌砖长度：
24352mm
炉子有效宽度：
12760mm
炉子砌砖宽度：
13760mm
上部炉膛高度：
1500mm
下部炉膛高度：
2000mm
3.3加热炉所用燃料：
高炉煤气，低发热值Q低=780*4.182kJ/Nm3，正常燃料用量（额定耗量）52800m3/h，最大燃料耗量65800m3/h。
3.4燃烧装置
加热炉采用全分散换向蓄热式烧嘴供热，全炉共设置28对56个烧嘴，各段烧嘴数量分布及供热能力如下：
均热段
第二加热段
第一加热段（预热段）
合计
燃烧单元数量
上
4
（2）
5
（2）
14
（2）
下
单个烧嘴能力（Nm3/h）
2200
2500
总供热能力
（Nm3/h）
8800
11000
30800
10000
12500
35000
小计
18800
23500
65800
供热比例（%）
29.0%
35.5%
100%
各段煤气管径mm
DN800
DN900
各段空气管径mm
DN700
煤气总管管径mm
DN1400
空气总管管径mm
DN1200
每组烧嘴由一个煤气烧嘴和一个空气烧嘴构成，每对烧嘴由炉子两侧各一组烧嘴组成，当一侧的一组烧嘴燃烧时，另一侧的一组烧嘴排烟蓄热；
当一定时间后，换向指令发出时，通过换向阀动作，燃烧侧的烧嘴排烟蓄热，而原来蓄热排烟的一组烧嘴转为燃烧，如此周而复始，循环往复。
3.5蓄热体
本蓄热式烧嘴使用陶瓷蜂窝体蓄热体。
蜂窝体单位体积的换热面积大，在相同条件下，蜂窝体的传热能力是小球的4～5倍。
同样换热能力时，蜂窝状蓄热体的体积只需小球蓄热体1/3～1/4。
采用蜂窝体的烧嘴结构紧凑轻巧。
蜂窝体体内气流通道是直通道，而小球蓄热体的通道是迷宫式的，因此蜂窝体的阻力较小，小球蓄热体较大，前者仅为后者的1/3左右。
蜂窝体壁薄，仅为0.5～1.2mm，透热深度小，蓄热放热速度快，换向时间仅需40～80秒，换向时间短，被预热介质的平均温度高，热回收效率高。
换向时间短，换热周期内的炉温波动小，有利于炉温和钢坯加热温度的控制。
蜂窝体直通道，在高速气流的正吹反吹的频繁作用下，通道不容易积灰和堵塞。
3.6换向装置
采用小型三通换向阀的分散换向系统。
小型三通换向阀采用立式双列布置，共三通道，采用气压驱动（见下图）。
上部两通道，一为空气（或煤气）入口，另一通道为烟气出口，下部通道接烧嘴蓄热室。
阀瓣与阀座采用平面密封，阀瓣上镶有耐温耐腐蚀特种密封材料，具有一定密封补偿性能，阀瓣与驱动杆采用柔性连接，因此密封可靠。
两阀瓣通过两气缸分别驱动动作，并分别由两只电磁阀进行控制。
阀瓣动作分别由两只位置检测开关进行检测，开关为磁性开关，直接装在汽缸上面。
阀正常工作时，一个阀瓣打开，另一个关闭。
换向指令发出后，处于开启的阀瓣首先关闭，到位后，由其下面的检测开关发出信号，给原关闭的阀瓣指令，使其动作并打开，到位后给出一到位信号，至此换向动作完成。
四个检测开关任何一个在换向动作指令给出后3～5秒还不能给出到位信号时，系统发出报警，表示有故障，应及时排除。
换向阀何时换向由整个燃烧系统要求决定，可通过时间控制，也可通过温度进行控制。
在阀体下部设有安装热电阻的孔，可直接安装一个测温热电阻，随时检测阀的温度。
一旦发生超温情况，两电磁铁同时失电，两阀瓣均处于关闭状态，能有效地对整个阀起到保护作用。
该加热炉共有28个空气三通阀和28个煤气三通换向阀，每上下2只烧嘴共同使用一个空气三通换向阀和一个煤气三通换向阀。
3.7助燃风机
助燃风机性能、规格如下：
型号：
9-26№12.5D
风量：
50310m3/h
风压：
8782Pa
转数：
1450rpm
电机：
Y355M2-4250kw
风机数量：
（1+1）台
附属设备：
吸风口百叶式调节阀，消声器。
在风机的吸入口处设有百叶式调节阀，配有电动执行机构，用以调节冷风压力，当需要风量减少时，为防止风机喘振，将该阀门关闭。
为确保风机房外的噪声不超过85dB，在鼓风机的入口还设有消音器。
3.8吹扫放散系统
煤气系统切断后和冷炉点火前，为确保安全，煤气管道内必须用氮气进行吹扫放散。
吹扫放散系统由氮气管道系统和煤气放散管道系统组成。
从各分段管道上接出放散支管，在车间适当位置汇入放散总管，放散总管接出厂房外，厂房外放散管高出周围10m内最高建筑屋面4m。
在放散管路上设置了旋塞阀。
当炉子长时间停炉后再点火前，应先对煤气管道进行吹扫。
手动打开放散阀，再打开吹扫气阀对管道进行吹扫。
管道吹扫是否符合要求，可通过取样阀取样分析，检验合格后方可点火使用。
3.9炉子的排烟系统
经燃烧器排出的烟气，分别通过烧嘴前空气和煤气管路流至换向阀，换向阀烟气出口接烟气管路。
共设置3台引风机，2用1备（备用风机为较大规格）
空气/烟气换向阀后的烟气经一条烟气管路连接排烟机，经钢烟囱排出。
排烟机型号：
Y9-38№16D
风量：
93141m3/h
全压：
4167Pa
转数：
960rpm
电机型号：
Y355M2-6
功率：
200kW
数量：
1台
煤气/烟气换向阀后的烟气管连接一条烟气总管，由排烟机经另一座钢烟囱排出。
排烟机型号：
128069m3/h
4001Pa
1450rpm
Y355M3-6
250kW
2台（其中1台为公共备用）
3.10支撑梁及立柱
3.10.1活动步进梁及立柱
活动梁数量：
4根
活动梁升降行程：
200mm，以固定梁顶面为基准上下各100mm。
活动梁水平行程：
280mm
为了运送炉内钢坯，炉子设有4根纵向步进梁，纵向步进梁是用厚壁无缝钢管制作，采用双层绝热包扎。
支撑纵向步进梁的立柱采用无缝钢管制作的双层套管。
立柱管与纵向梁采用刚性焊接结构连接。
活动梁的立柱管穿过炉底并固定在水平框架上，炉底有一个长圆形开孔，为防止冷空气渗入炉内，在炉底钢结构与水平框架上的水封槽之间，设有裙式水封刀和支撑管头端盖，插入水封槽内进行密封。
立柱管穿过炉底开孔的四周，用浇注料捣制成一圈高于炉底面的围墙，以防止炉渣掉入水封槽内。
少量通过开孔落入水封槽内的氧化铁皮，在步进梁下降和后退的过程中，通过安装在裙式水封刀下部的刮渣板自动刮向装料端，水封槽和刮渣板的装料端是逐渐向上倾斜的，槽内的氧化铁皮高于水面后形成干渣，通过漏斗下部的手动开闭机构定期放入出渣板车内，用小型起重机吊离炉坑，转运至车间外。
3.10.2固定梁及立柱
为了支承炉内钢坯，炉子设有5根纵向固定梁，固定梁的结构与活动梁相同。
固定梁的立柱管由炉底钢结构支承和固定。
3.11耐热垫块
在活动梁或固定梁与钢坯之间设耐热钢垫块，垫块是消除水梁“黑印”的有效措施，根据各段炉温和要求的不同，各段垫块的高度、材质有所不同，但均采用卡件式固定。
活动梁和固定梁上的耐热垫块根据不同加热区域而不同。
在均热段内垫块所用高度为100mm，材质Cr28Ni48W5。
在第一加热段（预热段）、第二加热段内所用垫块高度为70mm，材质为3Cr24Ni7SiNRe。
3.12支撑梁和立柱的绝热结构
为了减少冷却水带走的热损失，支撑梁和立柱都需要绝热包扎。
在水梁和立柱的外表面上焊有耐热钢的锚固钩，用以固定绝热层并加强绝热层结构。
采用双层绝热的方式，即20mm厚的纤维毡和60mm厚的自流浇注料。
3.13水冷系统
3.13.1净循环冷却水系统
净循环冷却水系统为闭式循环，即有压排水。
净循环水的主要冷却点为：
炉底水梁、装出料悬臂辊道、缓冲挡板、液压站冷却器等。
从加热炉附近的交接点接入净环水，供给上述各用水点使用，采用压力闭环供排水，排水到加热炉附近的排水交接点。
系统设置了进水总管的压力、流量检测和低压报警，各回路设出水温度检测、流量开关和相应的阀门。
3.13.2浊循环水系统
浊循环水系统为开式循环，即无压排水。
浊循环水的用户是水封槽，由于有渣子落到水封槽内，此部分水进入浊循环水系统，一般将它引入轧机的铁皮沟或加热炉炉坑内的集水井中，再用排污泵排入铁皮沟。
在浊循环水系统上不设流量、温度、压力等检测和报警装置，也不设排水箱。
3.14事故安全水
由于加热炉内所有钢构件均由冷却水来冷却，在停电或其他原因净环水给水中断时，加热炉所有水冷构件将因高温而被烧坏。
因此，必需设置一路事故水源，当净环水断水或低压时，事故水自动投入。
安全水供水管连接净环水总给水管。
3.15点火烘炉系统
在加热炉出料端墙上设置8只点火烧嘴。
点火烘炉系统的供风从蓄热燃烧系统的总管道上引出。
点火烧嘴采用转炉混合煤气（1200kcal/Nm3）为燃料。
一期棒材厂整体工艺流程如下图所示：
生产工艺流程说明
（1）上料
冷坯用过跨电动平车从与本车间相毗邻的炼钢连铸车间运到本车间原料跨，由电磁盘吊车将坯料吊运到原料跨。
采用冷坯生产时，由电磁吊车将坯料成排吊起放到上料台架上。
上料台架逐根把坯料放到入炉辊道上。
热坯经热送辊道从连铸车间送入本车间后，由一台提升机将其从+0.05m的热送辊道提升至入炉辊道上。
坯料在入炉辊道上运输的过程中，逐根测长、称重。
对于不合格的坯料（人工肉眼检查、表面缺陷、弯曲度过大不符合要求）,可由设在入炉辊道侧面的剔除装置剔出。
合格坯料由入炉辊道将其送入到加热炉中加热。
根据不同钢种的加热工艺，将坯料加热到980～1150℃后，按照轧制节奏由辊道从加热炉侧面单根送出加热炉。
（2）轧制
出炉后的钢坯由出炉辊道运输，送入6机架平/立交替布置的粗轧机组（550×
6）中轧制至约72mm。
然后经1#飞剪切头、尾后，送往6机架平/立交替布置的中轧机组（420×
6）中轧制。
轧件从中轧机组出来，并经过2#飞剪切头、尾后，送入6机架精轧机组（350×
6+350×
2）中轧制，其中两架（350×
2，№17和№18）为平/立可转换轧机，用于切分轧制。
粗轧机组和中轧机组为微张力轧制，精轧机组前及各机架之前设有立活套，轧件在此进行无张力轧制，保证轧件的尺寸精度。
当轧线下游出现故障时，1#、2#飞剪自动启动，进行连续剪切，将轧件进行碎断处理，防止事故进一步扩大。
在粗轧机组前设有事故卡断剪，事故时自动将轧件切断。
（3）水冷装置（预留）
出精轧机的带肋钢筋棒材立即进入水冷装置，进行在线余热淬火处理（若不需水冷可空过），也就是将轧件经过水冷箱强制水冷，使其表面温度急剧降低至～300℃左右，形成马氏体组织。
出水冷箱后，轧件芯部的热量散出对表面马氏体组织进行回火，最终获得表面为回火马氏体组织、芯部为细粒珠光体组织。
这种组织的产品，具有较高的抗拉强度，并能增加带肋钢筋的强度。
根据不同钢种、规格的产品要求，对水冷装置的使用段数、水量等进行设定，以便达到要求的轧件温度。
（4）倍尺（分段）剪切
成品轧件被夹送辊夹持住送入倍尺分段飞剪（3#飞剪），进行倍尺长度优化分段剪切，切成适应冷床长度的倍尺。
倍尺分段后的轧件，由冷床输入辊道及抛钢（制动裙板）装置送到126×
11.3m的步进齿条式冷床上，轧件在冷床上边步进边自然冷却。
下冷床前由对齐辊道使轧件一端对齐到冷床输出方向一端，然后由卸料链式运输机按一定间距和数量形成成排的钢材组，用移钢小车装置成排送到冷床输出辊道上。
（5）定尺剪切和收集
冷床输出辊道将从冷床卸下的成组钢材运送到冷停剪处，钢材由定尺机定尺，由冷剪剪切成定尺长度（其中≥25mm规格的轧件采用孔型剪刃）。
定尺材由剪后辊道运走，并经横移链式台架送到成品跨内。
在横移台架侧设有一组短尺辊道，可用于收集夹在定尺材中的短尺材。
横移台架由3组链式运输机组成，定尺材在移送台架运送的过程中进行检查、分选，然后落在带有立辊的收集辊道上收集成束，辊道将收集后的棒材输送到打捆机处进行捆扎，最后送到收集台架上进行钢材捆的称重、挂标牌和收集。
成捆的成品棒材由成品库内的吊车吊运到成品跨堆放。
切头和碎断料收集在切头箱内，由叉车从车间内运出。
轧制过程中，由人工在冷床上选取轧后尺寸试样，在冷剪处选取检验试样。
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